CN109536868A - 石油输送分流环的内孔超音速火焰喷涂金属陶瓷涂层的方法 - Google Patents

石油输送分流环的内孔超音速火焰喷涂金属陶瓷涂层的方法 Download PDF

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Abstract

本发明所述石油输送分流环的内孔超音速火焰喷涂金属陶瓷涂层的方法，主要步骤有：石油输送分流环除油；对非喷涂面用保护工装进行喷砂和喷涂保护，并使石油输送分流环通过保护工装装夹于卧式转台上；内孔表面喷砂预处理，使表面粗化并露出新鲜喷涂表面；用超音速火焰喷涂金属陶瓷涂层：装夹于卧式转台上的石油输送分流环高速旋转，编辑机器人程序调整机器臂夹持的喷枪行走轨迹及其速度和角度，从而在内孔表面喷涂上均匀且结合力强的金属陶瓷涂层。本发明通过设计合理的保护工装，结合机器人示教器编程控制超音速火焰喷枪的喷涂轨迹及其速度和角度等方法，实现涂层厚度的均匀性和提高分流环的生产效率，延长其服役寿命。

Description

石油输送分流环的内孔超音速火焰喷涂金属陶瓷涂层的方法
技术领域
本发明涉及一种利用超音速火焰喷涂技术在石油输送分流环内孔喷涂金属陶瓷涂层的制备方法。
背景技术
超音速火焰喷涂技术是20世纪80年代逐渐发展起来的一种新型热喷涂技术。它利用煤油、丙烷、丙烯等燃料、利用高压氧气或空气作为液体燃料氧化剂-助燃气体，一起在燃烧室内连续燃烧，燃烧的火焰在燃烧室内产生高压并通过与燃烧室出口连接的拉瓦尔喷嘴产生高温高速射流，喷涂粉末、丝材、棒材等材料送入高速射流中被加热形成熔化或半熔化状态，被高速气流加速喷射到经预处理的基本表面上形成涂层。由于其焰流速度可达到音速的2-3倍，因此称其为超音速火焰喷涂。该方法所制备的涂层孔隙率低、氧化程度低、与基本结合紧密，因此逐渐成为一种应用广泛的热喷涂技术。可用于超音速火焰喷涂的材料非常广泛，包括各种金属、合金以及陶瓷粉末；超音速火焰喷涂工艺应用范围很广泛，可制备各种防腐蚀、耐磨损、抗高温、抗热震等涂层，在航空航天、石油化工、纺织机械、造纸印刷等行业得到广泛应用。
根据热源产生方式不同，超音速火焰喷涂技术主要有用航空煤油和氧气作为燃料和助燃气体的HVOF和用丙烯或丙烷和空气作为燃料和助燃气体的HVAF两种；
HVOF是以燃料航空煤油与助燃气体氧气以一定的比例注入燃烧室内混合产生爆炸式燃烧，产生的高温气体在高压的作用下通过拉瓦尔枪管形成具有多个马赫锥的火焰，形成超音速火焰形态。同时通过惰性气体作为载气将喷涂粉末送入枪管内的气流中心，粉末颗粒借助高温高速气流一同射出并喷涂于工件粗化的表面上形成涂层。在超音速火焰喷涂枪喷嘴出口处产生的焰流速度一般为音速的2-3倍，粉末撞击到工件表面的速度大约为500-900m/s；HVAF采用丙烯或丙烷加空气作为燃料和助燃气体，燃烧室出口直径一般为22mm，HVAF喷涂碳化钨粒子速度为600±30m/s，HVOF喷涂的碳化钨粒子为670±30m/s，HVAF喷涂虽然粒子速度低于HVOF喷涂，但粒子温度低于喷涂，所以碳化钨脱碳也更少，HVAF喷涂碳化钨涂层的韧性反而好于HVOF喷涂的涂层。两者的涂层和基体的结合力约70Mpa、涂层的孔隙率约为0.6-1%。因此形成孔隙率低、与基体材料结合强度高的高质量涂层，正因为有各自的技术优势，目前在各行业中的应用越来越广泛。
复杂零件内孔表面采用超音速火焰喷涂工艺制备金属陶瓷涂层，其难点在于零件形状复杂，喷枪无法实现垂直于喷涂面进行喷涂，采用传统的旋转喷涂方式而不根据内孔形状而改变喷枪行走的速度和角度导致制备的工件内孔涂层厚薄均匀，涂层孔隙率高，结合强度差，不仅没有节约成本，而且在实际使用过程中涂层服役寿命短。另外，由于金属陶瓷涂层硬度高， HV0.3大于1000，目前采用传统机械加工设备无法进行车削或者磨削，而需要更硬的金刚石砂轮来磨削进行后加工，对于零件内孔的涂层则无法进行金刚石砂轮磨削。
发明内容
本发明的目的在于针对上述存在问题和不足，提供一种通过设计合理的保护工装，结合机器人示教器编程控制超音速火焰喷枪的喷涂轨迹及其速度和角度等方法，实现涂层厚度的均匀性（±0.08mm），从而直接达到分流环零件的图纸或规范要求，无需后续加工，提高零件的生产效率，降低成本，延长服役寿命的石油输送分流环的内孔超音速火焰喷涂金属陶瓷涂层的方法。
本发明的技术方案是这样实现的：
本发明所述石油输送分流环的内孔超音速火焰喷涂金属陶瓷涂层的方法，包括如下步骤：
（一）、石油输送分流环（以下简称分流环）除油：清除石油输送分流环表面及内孔油污，并确保内孔喷涂面不会有污染物附着在喷涂表面，以防喷涂时影响涂层结合力；
（二）、非喷涂面进行保护：根据石油输送分流环的非喷涂面和内孔喷涂区域设计对应的保护工装，对非喷涂面用保护工装进行保护，确保喷砂过程中非喷涂面不被损伤，喷涂过程中非喷涂面不被喷上涂层；
（三）、内孔表面喷砂预处理：用喷砂在一定的压力下对内孔表面进行喷砂预处理，去除石油输送分流环内孔喷涂表面杂质，使表面粗化并露出新鲜喷涂表面；
（四）、超音速火焰喷涂金属陶瓷涂层：装于卧式转台上的石油输送分流环高速旋转，机器人示教器根据分流环内孔的形状编辑相应的程序，调整机器臂夹持的喷枪行走轨迹及其速度和角度，设计喷枪行走的起始点、中间点、停顿点，并使喷枪尽可能垂直于喷涂面，控制涂层的喷涂区域沉积的厚度，使喷枪喷涂后在石油输送分流环内孔形成均匀且结合力强的金属陶瓷涂层；
（五）、去除保护工装：去除保护工装，并采用压缩空气吹扫干净，防止砂砾嵌入喷涂面。
其中，石油输送分流环除油一般是采用丙酮清洗石油输送分流环表面及内孔油污。内孔表面喷砂预处理的喷砂选用46#棕刚玉。喷砂压力为0.35-0.45MPa，喷砂时必须使内孔表面喷涂部位全部均匀无反光，非喷涂部位不允许被喷砂。
对非喷涂面喷砂保护时，将喷涂工装装夹在分流环上，并通过喷涂工装装夹在卧式转台上并夹紧，以便于分流环轻松而平稳地转动。
另外，所述非喷涂面进行保护可以是采用同一套保护工装进行喷砂和喷涂保护；优选方案是：所述保护工装分为喷砂保护工装和喷涂保护工装，喷砂保护工装用于喷砂过程保护非喷涂面不被喷溅上砂砾而粗化，同时保护砂砾不会进入工件与工装保护之间的间隙；喷涂保护工装用于喷涂过程中非喷涂面不被喷涂上涂层，同时具有便于将石油输送分流环装夹于卧式转台的作用。
进一步方案是：在对石油输送分流环进行超音速火焰喷涂金属陶瓷涂层前，先对其内孔喷涂面采用喷枪进行预热，测得喷涂面温度为50℃以上时，再进行输送粉末进入超音速火焰焰流中开始超音速火焰喷涂。预热的作用，一方面是能够除去分流环内孔表面的杂质与覆盖物，另一方面是降低内孔基体与涂层之间的温度差，有利于提升涂层的结合力。
在超音速火焰喷涂过程中需不间断地监测温度，如果表面温度超过150℃，则停枪并进行冷却；当表面温度降低到60-100℃区间时，再继续进行超音速火焰喷涂，直至超音速火焰喷涂的涂层厚度达到要求停止热喷涂，完成该零件的本次热喷涂。
本发明选择和设置超音速火焰喷涂的工艺参数：根据石油输送分流环的内孔直径，结合线速度，计算得出喷枪的移动速度。其中，工件旋转速度（简称工件转速）=线速度/(π*内孔直径)，喷枪移动速度=工件旋转速度/15。即喷枪移动速度=线速度/(15*π*内孔直径)。喷枪的喷涂距离是在喷枪点着火之后，根据火焰的长度来确定的。
本发明超音速火焰喷涂的工艺参数优选方案为：枪管长度：150mm，喷涂距离：370-390mm，煤油流量：25L/h，氧气流量：900升/min，线速度：60m/min,步进：4mm，送粉载气流量:5L/min，送粉量：60±10g/min，冷却气压力：0.6MPa。
本发明在超音速火焰喷涂金属陶瓷涂层时，通过机器人示教器编辑机器人程序，调节喷枪喷涂分流环内孔表面角度，同时，调整机器臂夹持的喷枪行走轨迹，移动喷枪来确定连续喷涂路径的起始点、中间点和停顿点，依次将喷涂的起始点、中间点、停顿点连接形成喷涂轨迹，并使喷枪尽可能垂直于喷涂面，通过控制喷枪沿喷涂轨迹行走的速度和角度来使得涂层均匀覆盖在喷涂面。
本发明有以下优点：
1、石油输送分流环的喷砂与喷涂工装可有效地避免出现非喷涂面粗化以及被喷上涂层的情况，大大提高了复杂零件石油输送分流环内孔喷涂的成品率；并且还能通过喷涂工装将石油输送分流环装夹在卧式转台上和夹紧，以便于分流环轻松而平稳地转动。
2、通过机器人示教器根据分流环内孔的形状编辑相应的程序，调整机器臂夹持的喷枪行走轨迹及其速度和角度，使喷涂石油输送分流环内孔涂层均匀性好，无需或少量后续加工，节约材料，降低生产成本，提高生产效率；
3、可实现批量生产，便于生产组织规模化。
本发明通过控制超音速火焰喷枪的喷涂轨迹及其速度和角度和设计石油输送分流环的工装夹具，有效解决石油输送分流环内孔涂层的不均匀性以及非喷涂面被喷上涂层的问题，达到无需后续加工的、降低生产成本、提高生产效率、延长工件服役寿命的目的。
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
附图说明
图1为本发明中将石油输送分流环安装于卧式转台上及利用喷枪对其内孔进行超音速火焰喷涂和喷枪行走轨迹示意图。
具体实施方式
本发明所述石油输送分流环的内孔超音速火焰喷涂金属陶瓷涂层的方法，包括如下步骤：
（一）、石油输送分流环除油：清除石油输送分流环表面及内孔油污；确保内孔喷涂面不会有油污等污染物附着在喷涂表面，以防喷涂时影响涂层结合力；
（二）、非喷涂面进行保护：根据石油输送分流环的非喷涂面和内孔喷涂区域设计对应的保护工装，对非喷涂面用保护工装进行保护，确保喷砂过程中非喷涂面不被损伤，喷涂过程中非喷涂面不被喷上涂层；
（三）、内孔表面喷砂预处理：用喷砂在一定的压力下对内孔表面进行喷砂预处理，去除石油输送分流环内孔喷涂表面杂质，使表面粗化并露出新鲜喷涂表面；
（四）、超音速火焰喷涂金属陶瓷涂层：装于卧式转台上的石油输送分流环高速旋转，机器人示教器根据分流环内孔的形状编辑相应的程序，调整机器臂夹持的喷枪行走轨迹及其速度和角度，设计喷枪行走的起始点、中间点、停顿点，并使喷枪尽可能垂直于喷涂面，控制涂层的喷涂区域沉积的厚度，使喷枪喷涂后在石油输送分流环内孔形成均匀且结合力强的金属陶瓷涂层；
（五）、去除保护工装：去除保护工装，并采用压缩空气吹扫干净，防止砂砾嵌入喷涂面。
其中，所述保护工装分为喷砂保护工装和喷涂保护工装，喷砂保护工装用于喷砂过程保护非喷涂面不被喷溅上砂砾而粗化，同时保护砂砾不会进入工件与工装保护之间的间隙；喷涂保护工装用于喷涂过程中非喷涂面不被喷涂上涂层，同时具有便于将石油输送分流环装夹于卧式转台的作用。
在对石油输送分流环进行超音速火焰喷涂金属陶瓷涂层前，先对其内孔喷涂面采用喷枪进行预热，测得喷涂面温度为50℃以上时，再进行输送粉末进入超音速火焰焰流中开始超音速火焰喷涂。并且在超音速火焰喷涂过程中需不间断地监测温度，如果表面温度超过150℃，则停枪并进行冷却；当表面温度降低到60-100℃区间时，再继续进行超音速火焰喷涂，直至超音速火焰喷涂的涂层厚度达到要求停止热喷涂，完成该零件的本次热喷涂。
本发明的优选喷涂工艺参数为：枪管长度：150mm，喷涂距离：370-390mm，煤油流量：25L/h，氧气流量：900升/min，线速度：60m/min,步进：4mm，送粉载气流量:5L/min，送粉量：60±10g/min，冷却气压力：0.6MPa。
本发明在喷涂前，首先用丙酮对分流环内孔及外表面进行清洗，并确保喷涂面不会有油污等污染物附着在喷涂表面，以防喷涂时影响涂层结合力；然后装上喷砂保护工装，再进行内孔表面喷砂处理，喷砂时必须使内孔表面喷涂部位全部均匀无反光，非喷涂部位不允许被喷砂；然后去除喷砂保护工装，将分流环表面及内孔采用干净无污染的压缩空气进行吹扫，再安装喷涂保护工装，并将石油输送分流环安装于卧式转台上，保证分流环及其喷涂保护工装能够平稳的转动，分流环转速为：线速度60-100m/min。根据分流环内孔的形状，通过机器人示教器编程调整控制喷枪的喷涂路径。如图1 所示，1为卧式转台、2为喷涂工装保护、3为分流环、4为喷枪喷涂路径起始点、5为喷枪喷涂路径中间点、6为喷枪喷涂路径停顿点，7为喷枪。操作时通过调节喷枪喷涂石油输送分流环内孔表面角度，使喷枪尽可能垂直于喷涂面。移动喷枪，确定连续喷涂的起始点4，中间点5，停顿点6，将设置喷涂点连续则形成喷涂轨迹，喷枪移动速度：10-50mm/s。通过控制喷枪沿喷涂轨迹形成的速度和角度来使得涂层均匀覆盖在喷涂面。检查并调整工艺参数对分流环内孔进行金属陶瓷涂层制备，确保工艺参数相互匹配，保证涂层孔隙率和厚度的均匀性。最后，对分流环内孔喷涂附带的样品进行检测。
此时选择和设置上述石油输送分流环的内孔超音速火焰喷涂金属陶瓷涂层的工艺参数理由如下：
喷涂距离影响金属陶瓷涂层的沉积时的动能和热能，与氧气流量、煤油流量相配合非常紧密，成为成功喷涂金属陶瓷涂层的关键参数。在熔化或半熔化金属陶瓷颗粒撞击分流环内孔表面前，合适的喷涂距离能保证金属陶瓷颗粒有足够的距离借助火焰燃烧产生的高速气流加速以及从火焰中获得足够熔化颗粒的热量，从而实现颗粒在撞击在喷涂面上充分扁平化，铺展在粗化的喷涂面上，形成机械结合，牢牢粘附在分流环内表面；同时降低单个颗粒沉积厚度,有利于控制涂层的均匀性。
如果喷涂距离过大，熔融粒子的速度和温度下降，喷涂效率降低。喷涂距离太小，则内孔温度上升过高，涂层应力增大，工件本身形成较大的温度差而产生热变形。因为喷枪点着火之后，火焰的长度在370-390mm之间，所以喷涂距离选用370-390mm为较佳。在这种喷涂距离范围内，金属陶瓷颗粒具有较高的速度和温度，同时，工件不会因为离得太近，从而产生温升过快，造成涂层与分流环热匹配性不合适而涂层崩裂。
喷枪行走的轨迹的速度控制分流环内孔不同部位喷涂涂层的厚度。根据垂直喷涂面喷涂时粉末沉积效率最大的原则，由于分流环形状复杂，采取尽可能垂直于喷涂面的原则设置喷枪喷涂时的行走点。根据分流环的内孔直径，结合线速度为60-100m/min和步进为4mm的参数要求，计算得出喷枪的移动速度为15-50mm/s,同时根据分流环内孔不同部位的沉积涂层厚度进一步调节喷枪行走速度。若喷涂涂层厚的内孔区域，喷枪行走速度调快；喷涂涂层薄的内孔区域，喷枪行走速度适当提高，从而使得内孔涂层形成均匀的覆盖。
由于在喷涂过程中，沉积的颗粒将热量传输给工件，如果不加外接冷却气体，分流环外表面温度能够达到200℃以上。只有对分流环进行有效的冷却，才能保证涂层与基体形成较好的机械结合，涂层综合性能不发生变化。
在对石油输送分流环喷涂前，先对石油输送分流环内孔喷涂面采用喷枪进行预热，测得喷涂面温度为50℃以上时则开始进行输送粉末进行超音速火焰喷涂；对分流环用喷枪进行预热，一方面能够除去分流环内孔表面的杂质与覆盖物，另一方面，降低基体与涂层之间的温度差，有利于提升涂层的结合力。并且在超音速火焰喷涂过程中需不间断地监测温度，如果表面温度超过150℃，则停枪并进行冷却，当表面温度降低到60-100℃区间时，再继续进行热喷涂，直至热喷涂的涂层厚度达到要求停止热喷涂，完成该零件的本次热喷涂。
实施例1
采用GTV HVOF-K2超音速喷涂设备，在最小直径为φ45mm，最大直径φ85mm的不规则分流环工件（以下简称工件）上喷涂WC-10Ni涂层。
一、对工件需要喷涂的表面进行检验，并用丙酮清洗工件的内孔喷涂面，确保不会有油脂在喷涂表面，以防喷涂时影响涂层结合力；
二、根据工件的非喷涂面和内孔喷涂区域设计对应的保护工装，先对非喷砂面采用喷砂保护工装进行保护；
三、对需要喷涂的工件内孔表面进行喷砂处理，去除石油输送分流环内孔喷涂表面杂质，使表面粗化并露出新鲜喷涂表面，喷砂选用46#棕刚玉，喷砂压力为0.35-0.45MPa，喷砂时必须使内孔表面喷涂部位全部均匀无反光，非喷涂部位不允许被喷砂；
四、去除喷砂保护工装，采用干净无污染的压缩空气吹扫内孔喷砂面和非喷涂面残留和夹杂的沙砾；将喷涂保护工装装夹在工件上，并通过喷涂保护工装装夹在卧式转台上及夹紧，以便于工件轻松而平稳地转动；
五、选择和设置超音速火焰喷涂的工艺参数，其中，HVOF喷涂时的工艺参数为：枪管长度：150mm ，喷涂距离：370mm，煤油流量25L/h，氧气流量：900L/min，线速度:60-100m/min,步进：4mm,转台转速300rpm（ 因为分流环最小内径45mm， 最大外径85， 取中间数据即65mm ，线速度取为60m/min,计算得出转速为294rpm，所以实际设为转速300rpm），送粉载气流量：5L/min，送粉量：80g/min，冷却气压力：0.6MPa，通过机器人编辑喷涂轨迹，控制喷枪的行走轨迹，喷枪移动速度（简称枪速）：20-50mm/s。如在内径为85mm处85°喷涂时枪速40mm/s ，沉积涂层厚度为50μm；在内径为65mm处75°喷涂时枪速为20mm/s，沉积涂层厚度为50微米；在内径45mm处90°喷涂时枪速为25mm/s沉积涂层厚度也是50微末。这些参数是在计算公式的基础之上结合实际喷涂工况而进行的调整。
在对工件喷涂前，先对工件用喷枪进行预热，对需要喷涂的面进行加热，测得温度为50℃以上时开始送粉进行热喷涂；在热喷涂过程中不间断地监测温度，如果表面温度超过150℃，则停枪并进行冷却，当表面温度降低到60-100℃区间时，再继续进行热喷涂，直至热喷涂的涂层厚度达到要求停止热喷涂，完成该工件的本次热喷涂；
六、喷涂后，去除喷涂工装保护，并采用压缩空气吹扫干净，防止砂砾嵌入喷涂面。
经测试该分流环工件结合力达到78MPa，显微硬度为Hv0.31125，涂层孔隙率0.6%，涂层厚度为0.3-0.35mm,涂层均匀性在±0.08mm内。
实施例2
采用GTV HVOF-K2超音速喷涂设备，在最小直径为φ60mm，最大直径φ100mm的不规则分流环工件（以下简称工件）上喷涂WC-10Co-4Cr涂层。
一、对工件需要喷涂的表面进行检验，并用丙酮清洗工件的内孔喷涂面，确保不会有油脂在喷涂表面，以防喷涂时影响涂层结合力；
二、根据工件的非喷涂面和内孔喷涂区域设计对应的保护工装，先对非喷砂面采用喷砂保护工装进行保护；
三、对需要喷涂的工件表面进行喷砂处理，对非喷砂面采用喷砂工装进行保护，喷砂选用46#棕刚玉，喷砂压力为0.35-0.45MPa，喷砂时必须使内孔表面喷涂部位全部均匀无反光，非喷涂部位不允许被喷砂；
四、去除喷砂工装，采用干净无污染的压缩空气吹扫内孔喷砂面和非喷涂面残留和夹杂的沙砾；将喷涂工装装夹在分流环上，并通过喷涂保护工装装夹在卧式转台上及夹紧，以便于工件轻松而平稳地转动；
五、选择和设置超音速火焰喷涂的工艺参数，其中，HVOF喷涂时的工艺参数为：枪管长度：150mm ，喷涂距离： 390mm，煤油流量25L/h，氧气流量：900L/min，线速度:60m/min, 步进：4mm,转台转速240rpm，送粉载气流量：5L/min，送粉量：80g/min，冷却气压力：0.6MPa，通过机器人编辑喷涂轨迹，控制喷枪的行走轨迹，喷枪移动速度：15-40mm/s；这些参数是在计算公式的基础之上结合实际喷涂工况而进行的调整。
在对工件喷涂前，先对分流环用喷枪进行预热，对需要喷涂的面进行加热，测得温度为50℃以上时开始送粉进行热喷涂；在热喷涂过程中不间断地监测温度，如果表面温度超过150℃，则停枪并进行冷却，当表面温度降低到60-100℃区间时，再继续进行热喷涂，直至热喷涂的涂层厚度达到要求停止热喷涂，完成该工件的本次热喷涂；
六、喷涂后，去除喷涂工装保护，并采用压缩空气吹扫干净，防止砂砾嵌入喷涂面。
经测试该工件结合力达到78MPa，显微硬度为Hv0.31075，涂层孔隙率1%，涂层厚度为0.25-0.32mm,涂层均匀性在±0.08mm内。
实施例3
采用GTV HVOF-K2超音速喷涂设备，在最小直径为φ45mm，最大直径φ85mm的不规则分流环工件（简称工件）上喷涂NiCr-Cr2C3涂层。
一、对工件需要喷涂的表面进行检验，并用丙酮清洗工件的内孔喷涂面，确保不会有油脂在喷涂表面，以防喷涂时影响涂层结合力；
二、根据工件的非喷涂面和内孔喷涂区域设计对应的保护工装，先对非喷砂面采用喷砂保护工装进行保护；
三、对需要喷涂的工件表面进行喷砂处理，对非喷砂面采用喷砂工装进行保护，喷砂选用46#棕刚玉，喷砂压力为0.35-0.45MPa，喷砂时必须使内孔表面喷涂部位全部均匀无反光，非喷涂部位不允许被喷砂；
四、去除喷砂工装，采用干净无污染的压缩空气吹扫内孔喷砂面和非喷涂面残留和夹杂的沙砾；将喷涂工装装夹在分流环上，并通过喷涂工装装夹在卧式转台上及夹紧，以便于工件轻松而平稳地转动；
五、选择和设置超音速火焰喷涂的工艺参数，其中，HVOF喷涂时的工艺参数为：枪管长度：150mm ，喷涂距离：380mm，煤油流量25L/h，氧气流量：900L/min，线速度:60m/min, 步进：4mm,转台转速300rpm，送粉载气流量：5L/min，送粉量：80g/min，冷却气压力：0.6MPa，通过机器人编辑喷涂轨迹，控制喷枪的行走轨迹，喷枪移动速度：20-50mm/s；这些参数是在计算公式的基础之上结合实际喷涂工况而进行的调整。
在对工件喷涂前，先对工件用喷枪进行预热，对需要喷涂的面进行加热，测得温度为50℃以上时开始送粉进行热喷涂；在热喷涂过程中不间断地监测温度，如果表面温度超过150℃，则停枪并进行冷却，当表面温度降低到60-100℃区间时，再继续进行热喷涂，直至热喷涂的涂层厚度达到要求停止热喷涂，完成该工件的本次热喷涂；
六、喷涂后，去除喷涂工装保护，并采用压缩空气吹扫干净，防止砂砾嵌入喷涂面。
经测试该工件结合力达到78MPa，显微硬度为Hv0.31100，涂层孔隙率1.2%，涂层厚度为0.2-0.26mm,涂层均匀性在±0.08mm内。
尽管本发明是参照具体实施例来描述，但这种描述并不意味着对本发明构成限制。参照本发明的描述，所公开的实施例的其他变化，对于本领域技术人员都是可以预料的，这种的变化应属于所属权利要求所限定的范围内。

Claims (10)

1.一种石油输送分流环的内孔超音速火焰喷涂金属陶瓷涂层的方法，其特征在于包括如下步骤：
（一）、石油输送分流环除油：清除石油输送分流环表面及内孔油污；
（二）、非喷涂面进行保护：根据石油输送分流环的非喷涂面和内孔喷涂区域设计对应的保护工装，对非喷涂面用保护工装进行喷砂保护，确保喷砂过程中非喷涂面不被损伤，喷涂过程中非喷涂面不被喷上涂层；
（三）、内孔表面喷砂预处理：用喷砂在一定的压力下对内孔表面进行喷砂预处理，去除石油输送分流环内孔喷涂表面杂质，使表面粗化并露出新鲜喷涂表面；
（四）、用超音速火焰喷涂金属陶瓷涂层：装于卧式转台上的石油输送分流环高速旋转，机器人示教器根据石油输送分流环内孔的形状编辑相应的程序，调整机器臂夹持的喷枪行走轨迹及其速度和角度，设计喷枪行走的起始点、中间点、停顿点，并使喷枪尽可能垂直于喷涂面，控制涂层的喷涂区域沉积的厚度，使喷枪喷涂后在石油输送分流环内孔形成均匀且结合力强的金属陶瓷涂层；
（五）、去除保护工装：去除保护工装，并采用压缩空气吹扫干净，防止砂砾嵌入喷涂面。
2.根据权利要求1所述的石油输送分流环的内孔超音速火焰喷涂金属陶瓷涂层的方法，其特征在于：所述非喷涂面进行保护是采用同一套保护工装进行喷砂和喷涂保护。
3.根据权利要求1所述的石油输送分流环的内孔超音速火焰喷涂金属陶瓷涂层的方法，其特征在于：所述非喷涂面进行保护的保护工装分为喷砂保护工装和喷涂保护工装，喷砂保护工装用于喷砂过程保护非喷涂面不被喷溅上砂砾而粗化，同时保护砂砾不会进入石油输送分流环与保护工装之间的间隙；喷涂保护工装用于喷涂过程中非喷涂面不被喷涂上涂层，同时具有便于将石油输送分流环装夹于卧式转台的作用；
对非喷涂面先用喷砂保护工装进行喷砂保护，喷砂保护工装在进行完喷砂预处理后，去除喷砂保护工装，采用干净无污染的压缩空气吹扫内孔喷砂面和非喷涂面残留和夹杂的沙砾；然后再将喷涂保护工装装夹在石油输送分流环上，并通过喷涂保护工装装夹在卧式转台上并夹紧，以便于石油输送分流环轻松而平稳地转动。
4.根据权利要求1或2所述的石油输送分流环的内孔超音速火焰喷涂金属陶瓷涂层的方法，其特征在于：在对石油输送分流环进行超音速火焰喷涂金属陶瓷涂层前，先对其内孔喷涂面采用喷枪进行预热，测得喷涂面温度为50℃以上时，再进行输送粉末进入超音速火焰焰流中开始超音速火焰喷涂。
5.根据权利要求1所述的石油输送分流环的内孔超音速火焰喷涂金属陶瓷涂层的方法，其特征在于：在超音速火焰喷涂过程中需不间断地监测温度，如果表面温度超过150℃，则停止喷枪喷涂并进行冷却；当表面温度降低到60-100℃区间时，再继续进行超音速火焰喷涂，直至超音速火焰喷涂的涂层厚度达到要求停止热喷涂，完成该零件的本次热喷涂。
6.根据权利要求1所述的石油输送分流环的内孔超音速火焰喷涂金属陶瓷涂层的方法，其特征在于：根据石油输送分流环的内孔直径，结合线速度，计算得出喷枪移动速度：喷枪移动速度=线速度/(15*π*内孔直径)。
7.根据权利要求1或6所述的石油输送分流环的内孔超音速火焰喷涂金属陶瓷涂层的方法，其特征在于：根据石油输送分流环内孔不同部位的沉积涂层厚度进一步调节喷枪移动速度，对于喷涂涂层厚的内孔区域，喷枪移动速度调快；喷涂涂层薄的内孔区域，喷枪移动速度适当提高，从而使得内孔涂层形成均匀的覆盖。
8.根据权利要求1或6所述的石油输送分流环的内孔超音速火焰喷涂金属陶瓷涂层的方法，其特征在于：喷枪的喷涂距离是在喷枪点着火之后，根据火焰的长度来确定。
9.根据权利要求1所述的石油输送分流环的内孔超音速火焰喷涂金属陶瓷涂层的方法，其特征在于：喷涂工艺参数为：喷枪枪管长度：150mm，喷涂距离：370-390mm，煤油流量：21-25L/h，氧气流量：880-920升/min，线速度：60-100m/min,步进：4-6mm，送粉载气流量:4-7L/min，送粉量：50-80g/min，冷却气压力：0.5-0.7MPa。
10.根据权利要求9所述的石油输送分流环的内孔超音速火焰喷涂金属陶瓷涂层的方法，其特征在于：喷枪的移动速度为15-50mm/s。
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